關(guān)于GPS的科技論文1500字
GPS是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。下面小編給大家分享關(guān)于GPS的科技論文1500字，大家快來跟小編一起欣賞吧。
關(guān)于GPS的科技論文1500字篇一
GPS測(cè)量原理探討
摘要：本文主要介紹了GPS的組成，并概述了GPS的基本工作原理。
關(guān)鍵詞：GPS;坐標(biāo)系統(tǒng);原理;誤差
中圖分類號(hào)：TU6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 GPS簡(jiǎn)介
GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字頭縮寫詞NAVSTAR/GPS的簡(jiǎn)稱，它的含義是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。它具有全球性、全能性(陸地、海洋、航空與航天)、全天候性優(yōu)勢(shì)的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速系統(tǒng)。
2 GPS的組成
1973年12月，美國(guó)國(guó)防部正式批準(zhǔn)陸海軍三軍共同研制導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)-全球定位系統(tǒng)(GPS)。1994年進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài);整套GPS定位系統(tǒng)由三個(gè)部分組成的，即由GPS衛(wèi)星組成的空中部分、由若干地面站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)、以接收機(jī)為主體的用戶設(shè)備。三者有各自獨(dú)立的功能和作用，但又是有機(jī)地配合而缺一不可的整體系統(tǒng)。
2.1 空間衛(wèi)星部分
GPS的空間部分由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成，這些GPS工作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動(dòng)備用衛(wèi)星。這24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)傾角為550，高度約為20200公里的高空軌道上繞地球運(yùn)行。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為12恒星時(shí)。完整的工作衛(wèi)星星座保證在全球各地可以隨時(shí)觀測(cè)到4-8顆高度角為150以上的衛(wèi)星，若高度在50則可達(dá)到12顆衛(wèi)星。每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號(hào)。GPS用戶正是利用這些信號(hào)來進(jìn)行工作。
2.2 地面監(jiān)控部分
GPS的控制部分由分布在全球若干個(gè)跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，根據(jù)其作用不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。
2.2.1 主控站的作用：主控站擁有大型電子計(jì)算機(jī)，用作為主體的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、傳輸、診斷、編輯等工作。
2.2.2 監(jiān)控站的作用：監(jiān)控站的主要任務(wù)是對(duì)每顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，并向主控站提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。每個(gè)監(jiān)控站配有GPS接收機(jī)，對(duì)每顆衛(wèi)星長(zhǎng)年連續(xù)不斷地進(jìn)行觀測(cè)，每6秒進(jìn)行一次偽距測(cè)量和積分多普勒觀測(cè)，采集氣象要素等數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)站是一種無人值守的數(shù)據(jù)采集中心，受主控站的控制，定時(shí)將觀測(cè)數(shù)據(jù)送往主控站。
2.2.3 注入站的作用：主控站將編輯的衛(wèi)星電文傳送到位于三大洋的三個(gè)注入站，定時(shí)將這些信息注入各個(gè)衛(wèi)星，然后由GPS發(fā)送給廣大用戶。
2.3 用戶接收部分
GPS用戶部分由GPS接收機(jī)(移動(dòng)站、基準(zhǔn)站等)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)用戶設(shè)備。
3 GPS信號(hào)
GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)屬于無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，用戶只需通過接收設(shè)備接收衛(wèi)星播的信號(hào)就能測(cè)定衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間延遲或相位的延遲，解算出接收機(jī)與GPS衛(wèi)星間的距離(稱為偽距)，確定接收機(jī)位置。
GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號(hào)――偽隨機(jī)碼，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60HMz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻率10.23HMz的154倍和120倍，它們的波長(zhǎng)分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調(diào)制著多種信號(hào)，這些信號(hào)主要有：C/A碼又被稱為粗捕獲碼、P碼又被稱為精碼、P碼與W碼進(jìn)行模二相加生成保密的Y碼。
4 GPS誤差
利用GPS定位時(shí)，GPS衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)受各種因素影響，使得測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差，精度下降。影響GPS定位精度的因素可分為下列幾個(gè)方面：
4.1 與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素：SA政策、衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差、地球自轉(zhuǎn)的影響、發(fā)射天線相位中心偏差。
4.2與信號(hào)傳播途徑有關(guān)的誤差：電離層延遲、對(duì)流層延遲、多路徑效應(yīng)。
4.3儀器本身的誤差：接收機(jī)鐘差、接收機(jī)天線相位中心偏差、接收機(jī)軟件和硬件造成的誤差。
4.4其他方面的影響：GPS控制部分人為或計(jì)算機(jī)造成的影響、數(shù)據(jù)處理軟件的影響。
5坐標(biāo)系統(tǒng)
5.1坐標(biāo)系的分類
所謂坐標(biāo)系指的是描述空間位置的表達(dá)形式，即采用什么方法來表示空間位置。在測(cè)量中，常用的坐標(biāo)系有以下幾種：空間直角坐標(biāo)系、空間大地坐標(biāo)系、平面直角坐標(biāo)系。
5.2 GPS測(cè)量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)：WGS-84坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系、1980年西安大地坐標(biāo)系。
6 GPS衛(wèi)星定位基本原理
測(cè)量學(xué)中有測(cè)距交會(huì)確定點(diǎn)位的方法。與其相似，無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)、衛(wèi)星激光測(cè)距定位系統(tǒng)，其定位原理也是利用測(cè)距交會(huì)的原理確定點(diǎn)位。
將無線點(diǎn)信號(hào)發(fā)射臺(tái)從地面點(diǎn)搬到衛(wèi)星上，組成一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，應(yīng)用無線電測(cè)距交會(huì)的原理，便可由3個(gè)以上地面已知點(diǎn)(控制點(diǎn))交會(huì)出衛(wèi)星的位置，反之利用三個(gè)以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會(huì)出地面未知點(diǎn)(用戶接收機(jī))的位置。這便是GPS衛(wèi)星定位的基本原理。
在GPS定位中，GPS衛(wèi)星是高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其坐標(biāo)值隨時(shí)間在快速變化著。需要實(shí)時(shí)的GPS衛(wèi)星信號(hào)測(cè)量出測(cè)站至衛(wèi)星之間的距離，實(shí)時(shí)的衛(wèi)星的導(dǎo)航電文解算出衛(wèi)星的坐標(biāo)值，并進(jìn)行測(cè)站點(diǎn)的定位。依據(jù)測(cè)距的原理，其定位原理與方法主要有位距法定位，載波相位測(cè)量定位以及差分GPS定位等。對(duì)于待定點(diǎn)來說，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以將GPS定位分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。靜態(tài)定位指的對(duì)于固定不動(dòng)的待定點(diǎn)，將GPS接收機(jī)安置于其上，觀測(cè)數(shù)分鐘乃至更長(zhǎng)的時(shí)間，以確定該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，又叫絕對(duì)定位。若以兩臺(tái)GPS接收機(jī)分別置于兩個(gè)固定不變的待定點(diǎn)上，則通過一定時(shí)間的觀測(cè)，可以確定兩個(gè)待定點(diǎn)之間的相對(duì)位置，又叫相對(duì)定位。而動(dòng)態(tài)定位則至少有一臺(tái)接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測(cè)定的是各觀測(cè)時(shí)刻(觀測(cè)歷元)運(yùn)動(dòng)中的接收機(jī)的點(diǎn)位。
7差分原理
差分技術(shù)很早就被人們所應(yīng)用。比如相對(duì)定位中，在一個(gè)測(cè)站上對(duì)兩個(gè)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，將觀測(cè)值求差;過在兩個(gè)測(cè)站上對(duì)用一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，將觀測(cè)值求差;或在一個(gè)測(cè)站上對(duì)一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行兩次觀測(cè)求差。其目的是消除公共誤差，提高定位精度。利用求差后的觀測(cè)值解算兩觀測(cè)站之間的基線向量，這種差分技術(shù)已經(jīng)用于靜態(tài)相對(duì)定位。
GPS定位中，存在著三部分誤差：一是多臺(tái)接收機(jī)公有的誤差，如：衛(wèi)星時(shí)鐘差，星歷誤差;二是傳播延遲誤差，如：電離層誤差、對(duì)流層誤差;三是接收機(jī)固有的誤差，如：內(nèi)部噪省、通道延遲、多路徑效應(yīng)。采用差分定位，可以完全消除第一部分誤差，可大部分消除第二部分誤差(視基準(zhǔn)站至流動(dòng)站的距離)。
8 GPS系統(tǒng)應(yīng)用
8.1導(dǎo)航：GPS能以較好精度瞬時(shí)定出接收機(jī)所在位置的三維坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航，因而GPS可用于海船、艦艇、飛機(jī)、導(dǎo)彈、出租車、交通車輛定位、110、120、119等。
8.2授時(shí)。
8.3高精度、高效率的地面測(cè)量。
8.4氣象研究。
結(jié)束語
GPS全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)在公路工程測(cè)量中不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等的應(yīng)用，大大提高工作及成果質(zhì)量。在最近的兩年得到了迅速推廣，這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時(shí)間信息等技術(shù)參數(shù)。
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